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专题10 化学反应原理综合题
1．（2024 届高考·江苏南通·统考一模）一种燃煤烟气中
的捕集和资源再利用技术可通过如下转化过程
实现。
转化I 是利用风/太阳能电厂过剩电力，将
转化为
等高值产品。
转化II 是利用风/太阳能电厂过剩电力驱动压缩机压缩
。
转化III 是风/太阳能电厂发电低谷时，利用压缩
推动汽轮机，带动发电机发电。
(1)利用氨水可捕集烟气中的
捕集、再生过程中含碳物种的变化如图所示。
①液相中
发生转化：
。X 的结构式为 。
②已知：
反应
的平衡常数
。
③转化后的溶液通过反应
解吸释放
。向两份相同的转化后的溶液中分
别加入等体积、等浓度的
和
溶液，加入
溶液后释放
效果更好的原因是 。
(2)以过渡金属作催化剂，利用如图所示装置可实现“转化1”。
①写出阴极表面的电极反应方程式： 。
②在金属催化剂表面发生
转化的过程可能为
(*表
1
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示吸附在催化剂表面)。其中部分物种在催化剂表面的吸附构型如图甲所示，反应历程中的相对能量如图乙
所示。与Cu 催化剂相比，掺杂了Cs 的
复合催化剂更有利于
的形成，可能原因是 。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，本工艺中
的捕集和资源再利用技术的优点是 。
2．（2024 届高考·陕西西安·统考一模）2023 年9 月杭州亚运会开幕式首次使用废碳再生的绿色甲醇作为
主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示
为
。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的
。
(2)根据以上信息判断
与
制取甲醇的反应在 （填字母）条件下可自发进行。
A．高温
B．低温
C．任何温度
(3)在恒温恒容的密闭容器中，能说明该反应已达到化学平衡状态的是 （填字母）。
A．
和
的物质的量之比保持不变
B．气体的平均相对分子质量保持不变
C．单位时间内断裂
键同时断裂
键
D．
(4)在
密闭容器中充入
和
合成
测得一定时间内混合气体中
的体积
分数
与温度的关系如图所示。
①若温度为
时，反应15 分钟，
，则
分钟内
的平均反应速率
2
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。
②
点
，则反应的平衡常数
。
(5)使用惰性电极通过电解原理也可以制取甲醇，其反应装置如图所示：
电极a 接电源的 极（填“正”或“负”）；生成甲醇的电极反应式为
。
3．（2024 届高考·陕西咸阳·统考一模）甲烷是一种清洁能源，也是一种重要的化工原料，常用作合成甲醇。
(1)1840 年瑞士化学家盖斯通过大量的实验证明：不管化学反应是 ，其反应热都是相同的，这就是
盖斯定律。已知甲烷、碳单质、氢气的燃烧热分别为
、
、
。则甲烷裂
解制备炭黑的热化学方程式为 。
(2)科学家们曾尝试用甲烷催化法消除汽车尾气中的NO，反应的热化学方程式为
。
①该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
②向绝热、恒容密闭容器中加入一定量的
和
发生反应，下列能判断该反应到达平衡状态的
是 (填字母)。
a．体系中混合气体的压强不变
b．体系中
c．体系的温度不变
d．混合气体的平均相对分子质量不变
e．混合气体的密度不变
(3)以甲烷为原料通过以下反应合成甲醇：
。现将
和
充入恒容密闭容器中，在不同温度和压强下进行上述反应。测得平衡时甲醇的
物质的量随温度、压强的变化如图所示：
3
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①结合反应原理及图像分析可知：
时降低温度，
(填“增大”、“减小”或“不变”)；
(填“>”、“<”或“=”)。
E
②、F、N 点对应的化学平衡常数大小关系为 (用
、
、
表示)。
③
，若F 点对应的平衡时
，总压强为4MPa，则用分压代替浓度表示F 点的平衡常数
(分压
总压物质的量分数)。
(4)
加氢制甲醇也具有重要的经济价值，其热化学方程式为
，已知m 为起始时
和
的投料比。下图中其中投料比最大的是 (填“
”、“
”或
“
”)，理由是 。
4．（2024 届高考·湖南长沙·高三一模）硫酸工业存在
的催化氧化反应：
。几种物质的相对能量如图所示。
回答下列问题：
(1)1740 年英国人沃德发现了硝化法制硫酸，随之，探究出了NO 参与
的催化氧化反应的两步基元反应
历程：
①
②
其中，
。能否用
与
的大小判断决定
的催化氧化反应速率的基元反应?并
阐释原因 。
(2)某化学学习小组在下列条件下，在起始体积相同的甲、乙两个密闭容器中发生反应
。
4
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容器
甲
乙
反应条
件
500℃、恒容
（1L）
500℃、恒压（
kPa）
起始量
2.0mol
和2.0mol
当反应达到平衡时，甲容器气体压强较起始时减小了20%。
①甲、乙容器中的反应先达到平衡的是 （填“甲容器”或“乙容器”）。
500℃
②
时，甲容器中该反应的平衡常数是 （保留一位小数）。
③反应均达到平衡后乙容器比甲容器中数值大的是 （填标号）。
a．
的转化率 b．平衡常数 c．
的浓度 d．
的体积分数
(3)某科研团队对
的催化氧化反应进行探究，在三个恒容密闭容器中起始投料量如表。测得
的平衡
转化率与投料、温度的关系如图。
容器
/mol
/mol
A
2
1
B
1.5
1.5
C
1
2
①曲线Ⅰ代表的是 （填“A”“B”或“C”）容器。
②随着温度升高，不同投料对应的
的平衡转化率趋向相同，其主要原因可能是 。
5．（2024 届高考·四川绵阳·统考一模）甲酸甲酯(HCOOCH3)是一种重要的有机合成中间体，可通过甲醇
催化脱氢法制备，其工艺过程包含以下反应：
反应Ⅰ：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g) K1，△H1=+51.2kJ•mol-1
反应Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) K2，△H2=+90.1kJ•mol-1
回答下列问题：
(1)反应HCOOCH3(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H3= kJ•mol-1，K3= (用K1、K2表示)。
(2)对于反应Ⅰ：增大压强，平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”)。保持压强不变，要缩短反
应达到平衡的时间，可采取的措施是 、 。
(3)在400kPa、铜基催化剂存在下，向密闭容器中通入CH3OH 进行Ⅰ、Ⅱ两个反应。体系中气体平衡组成
比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
5
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①随温度升高，CH3OH 的平衡组成比例呈现如图所示趋势的原因是 。
550K
②
时，反应2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)的平衡常数Kp= kPa，CH3OH 的平衡转化率为
。
③研究表明，在700K 以后升高体系温度，HCOOCH3的产率下降，可能的原因是 。
6．（2024 届高考·浙江温州·统考一模）苯乙烯是用来制备重要高分子聚苯乙烯的原料。以水蒸气做稀释剂、
催化剂存在条件下，乙苯催化脱氢可生成苯乙烯。可能发生如下两个反应：
主反应：
副反应：
(1)已知，在298K、101kPa 条件下，某些物质的相对能量(
)变化关系如图所示：
。
(2)在不同的温度条件下，以水烃比
投料，在膜反应器中发生乙苯脱氢反应。膜反应器可
以通过多孔膜移去
，提高乙苯的平衡转化率，原理如图所示。
6
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已知
移出率
①忽略副反应。维持体系总压强p 恒定，在温度T 时，已知乙苯的平衡转化率为
，
的移出率为b，则
在该温度下主反应的平衡常数
(用
等符号表示)。[对于气相反应，用某组分B 的平衡压
强
代替物质的量浓度
也可表示平衡常数，记作
，如
，p 为平衡总压强，
为平衡系统中B 的物质的量分数]；
②乙苯的平衡转化率增长百分数与
的移出率在不同温度条件下的关系如下表：
温度/℃
增长百分数/%
移出率/%
700
950
1000
60
8.43
4.38
2.77
80
16.8
6.1
3.8
90
27
7.1
4.39
高温下副反应程度极小。试说明当温度高于950℃时，乙苯的平衡转化率随
的移去率的变化改变程度不
大的原因： ；
③下列说法正确的是 。
A．生成
的总物质的量与苯乙烯相等
B．因为
被分离至隔离区，故反应器中不发生副反应
C．在恒容的膜反应器中，其他条件不变，增大水烃比，可提高乙苯的转化率
D．膜反应器可降低反应温度，减少副反应的影响
(3)不同催化剂效能与水烃比有关。保持体系总压为常压的条件下，水烃比为9(曲线Ⅰ)时乙苯的平衡转化
率与温度的关系的示意图如下：
7
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①请在图中画出水烃比为1 时乙苯的平衡转化率与温度的关系曲线(曲线Ⅱ) ；
②工业上，减小水烃比是降低苯乙烯脱氢装置能耗的一个重要方向。若其他条件不变，减少水烃比，为使
反应从起始到平衡均达到或接近原有的反应速率、限度，则可相应的改变的条件： 。
A．升温 B．降温 C．增压 D．减压 E．催化剂
7．（2024 届高考·河南新乡·统考一模）苯乙稀是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料，可由乙苯催化脱氢
获得。
(1)科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了一个乙苯分子在催化剂表面脱氢制苯乙烯的反应，其历
程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注)：
乙苯脱氢制苯乙烯反应的焓变
(填“>”“<”或“=”)0，为提高乙苯的平衡转化率，应选择的
反应条件为 (填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压
(2)有研究者发现，在
气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行，反应历程如图：
①该过程的总反应的化学方程式为 。
②根据反应历程分析，催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应影响较大，如果催化剂表面碱性太强，会降低乙
苯的转化率，碱性太强使乙苯转化率降低的原因是 (写一点即可)。
③从资源综合利用角度分析，
氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是 。
(3)
恒压下，将
乙苯蒸气通入体积可变的密闭容器中发生乙苯脱氢制苯乙烯反应。
①
时，反应经过
达到平衡，此时苯乙烯的体积分数为0.375，则乙苯的转化率为 ，
内的平均反应速率
，该温度下的
。
8
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②
时，若再向体系中通入氮气，此时
(填“增大”“减小”或“不变”)。
8．（2024 届高考·广西柳州·统考一模）二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有：
反应①
反应②
反应③
(1)反应②自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)，反应③
。
(2)反应③在热力学上趋势大于反应①，其原因是 。
(3)反应③有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种，TS
为过渡态)，催化剂可使反应历程中决速步骤的活化能降低 eV(eV 为能量单位)。
(4)在
下，
和
按物质的量之比为
进行投料，只发生反应①和反应③，平衡时CO 和
在含碳产物中的物质的量分数及
转化率随温度的变化如图所示。
9
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①图中a 代表的物质是 。
q
②曲线在250℃之后随温度升高而增大的原因是 。
250℃
③
时，反应①的平衡常数
(
为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(5)向一定浓度的
溶液通入
至饱和，在电极上反应生成
，电解原理如图所示(阴、阳极
区溶液均为
溶液)。电解过程中生成尿素的电极反应式为 。
9．（2024 届高考·四川宜宾·统考一模）“氰化提金”产生的废水中含有一定量的
，为处理含氰废水科
研人员进行了大量研究。回答下列问题：
(1)25℃，氢氰酸(HCN)、碳酸在水中的电离常数如下表：
酸
HCN
①常温下，将
的HCN 溶液加水稀释至1000mL，溶液的pH 6(填“>”“<”或“=”)。
②常温下，pH 相等的NaCN 和
溶液相比，浓度较大的是 (填化学式)溶液。
③将少量
通入NaCN 溶液中，反应的离子方程式是 。
④常温下，在
溶液中加入
溶液。所得混合溶液中离子浓度由
大到小的顺序是 。
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(2)HCN 的电子式是 。
(3)电解法处理含氰废水也是常用方法之一，其原理如图所示。
①电解时，阴极是 (填“A”或“B”)。
②电解时，
发生反应的电极反应式是 。
③常温下，为了研究pH 对除氰效率的影响，控制电流密度为
，电解时间1h，测得除氰效率(%)随
pH 变化如图所示。结合图中信息分析，当
，除氰效率降低，原因是 。
10．（2024 届高考·四川自贡·统考一模）丙烯是重要的化工原料，可用于生产丙醇、卤代烃和塑料。回答
下列问题：
(1)工业上用丙烯加成法制备1，2-二氯丙烷，主要副产物为3-氯丙烯，反应原理为：
①
②
已知：
的活化能
为
，则该反应的活化
能
为
。
(2)某研究小组向密闭容器中充入一定量的
和
，分别在
、
两种不同催化剂作用下发生
反应①，一段时间后测得
的产率与温度的关系如下图所示。
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①下列说法错误的是 (填代号)。
A．使用催化剂
的最佳温度约为
B．相同条件下，改变压强不影响
的产率
C．两种催化剂均能降低反应的活化能，但
不变
D．P 点是对应温度下
的平衡产率
②在催化剂
作用下，温度低于
时，
的产率随温度升高变化不大，主要原因是
。
(3)
在不同温度下达到平衡，在总压强分别为
和
时，测得丙烷及丙烯的物
质的量分数如图所示。
a
①．d 代表 (填“丙烷”或“丙烯”)，
(填“大于”、“小于”或“等于”)。
②起始时充入一定量丙烷，在恒压
条件下发生反应，
点对应温度下丙烷的转化率为
(保留1 位小数)，该反应的平衡常数
(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压
总压
物质的量分数)。
11．（2024 届高考·四川内江·统考一模）
和
的催化重整对温室气体的减排具有重要意义，其反应
为：
回答下列问题：
｡
(1)已知相关物质的燃烧热(25℃､101kPa)：
物质
燃烧热
？
-283.0
-285.8
12
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则
燃烧热
｡
(2)其他条件相同，在不同催化剂(A､B)作用下，反应
进行相同时间后，
CO 的产率随反应温度的变化如图所示｡
①由图可知，催化效果较好的催化剂是 ，在催化剂A､B 作用下，它们反应活化能分别用
､
表示，
则
(填“>”“<”或“=”)｡
w
②
点 (填“能”或“不能”)表示上述反应达到平衡状态，理由是 ｡
③速率大小比较：y 点对应的
z 点对应的
(填“>”“<”或“=”)｡
(3)将原料
和
按等物质的量充入密闭容器中，保持体系压强为100kPa 发生反应：
达到平衡时，
｡
体积分数与温度的关系如
图所示｡
①若A､B､C 三点表示不同温度和压强下达到平衡时
的体积分数，则 点对应的平衡常数最小，理
由是 ｡
②
､100kPa 下，达平衡时
转化率= ；该温度下，此反应的平衡常数
(以分压
表示，分压=总压强×气体成分的物质的量分数)｡
12．（2024 届高考·上海浦东新·统考一模）与氨气相关的化学变化是氮循环和转化的重要一环，对生产、
生活有重要的价值。
(1)下图转化途径中属于“固氮”的是___________。
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A．④⑤⑥
B．①③④
C．①⑤⑦
D．②⑧⑨
(2)合成氨是目前转化空气中氮最有效的工业方法，其反应历程和能量变化的简图如下：(图中
表示物质
吸附在催化剂表面时的状态)
①由图可知合成氨反应
的
，对总反应速率影响较大
的是步骤 。(填写编号)
②若改变某一条件，使合成氨的化学反应速率加快，下列解释正确的是 。
A．升高温度，使单位体积内活化分子百分数增加
B．增加反应物的浓度，使单位体积内活化分子百分数增加
C．使用催化剂，能降低反应活化能，使单位体积内活化分子数增加
D．增大压强，能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子数增加
(3)氨是极具前景的氢能载体和性能卓越的“零碳”燃料，利用
的燃烧反应(
)能设计成燃料电池，其工作原理如图所示。电极为 (选填“正”
或“负”)极；电极
的电极反应式为 ；当正负极共消耗
(标准状况)气体时，通过负载
的电子数为 个。
合成氨厂的可用于合成重要化工原料
，主要反应为：
，
14
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向两个容积固定为
的密闭容器中分别充入比例相同，但总量不同的
和气体，
的平衡转化率与初始
充入物质的量(n)、反应温度(T)的关系如下图所示。
(4)①若
时，向容器中充入
气体(
和
)，反应至
时达到平衡，则
内
的平均反应速率
。
②由上图可判断该反应是 (选填“吸热”或“放热”)反应，在 (填“较高”或“较
低”)温度下有利于该反应自发进行。
③判断图中
、
相对大小，并说明理由。 。
13．（2024 届高考·江西上饶·统考一模）Ⅰ、
的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持
续改善，回答下列问题：
(1)
和
都是主要的温室气体。发生催化重整反应
已知
时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质
燃烧热
反应的
(2)将原料按初始组成
充入密闭容器中，保持体系压强为
发生反应。达到平衡
时，
体积分数与温度的关系如图所示：
若A、B、C 三点表示不同温度和压强下达到平衡时
的体积分数，则 点对应的平衡常数最
小，理由是
(3)在恒温恒容装置中通入等体积
和
，发生上述反应，起始压强为p，
的平衡转化率为。达
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平衡时，容器内总压为 。该反应的平衡常数
(用平衡分压代替平衡浓度计算，
分压
总压×物质的量分数，用、
表达，并化为最简式)。
(4)其他条件相同，在不同催化剂(A、B)作用下，
的产率随反应温度的变化如图所示：
①在催化剂A、B 作用下，它们正、逆反应活化能差值分别用
、
表示，则
(填“>”“<”或“=”下同)。
y
②点对应的
z 点对应的
。
Ⅱ.运用电化学原理可以很好利用
资源。
(5)火星大气由
的二氧化碳气体组成，火星探测器采用
电池供电，其反应机理如下图：
写出
电极反应式： 。
14．（2024 届高考·陕西渭南·统考一模）随着时代的进步，人类对能源的需求量与日俱增，我国全球首套
焦炉气化学合成法生产无水乙醇的工业示范项目打通全流程实现，项目投产成功。
(1)
(用含
、
、
的
代数式表示)。
已知：
i．
ii．
iii．
(2)在恒温恒容密闭容器中充入3mol
和6mol
仅发生反应
16
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，下列叙述不正确的是___________(填标号)。
A．混合气体总压强不随时间变化时，反应达到平衡状态
B．反应达到平衡时，
体积分数可能为33.33%
C．反应达到平衡后，再同比例充入CO、
，则CO、
的平衡转化率不变
D．反应达到平衡后，再加入高效催化剂，乙醇平衡产率保持不变
(3)醋酸酯加氢制乙醇是一个乙酰基产物制备乙醇的路线，历程一般认为可分为如下步骤(*代表催化剂位点，
已知：
)；
a．
b．
(快)
c．
(慢) d．
e．
……
其中，在b 和c 的步骤中，活化能较小的是 (填标号，下同)，控制总反应速率的步骤是 ，
分析上述步骤，副产物除
外，还可能有 (写一种即可，合理即可)。
(4)甲醇也是新能源的重要组成部分。以
、
为原料合成
涉及的反应如下：
iv．
v．
vi．
在不同压强下、按照
进行投料，在容器中发生上述3 个反应，平衡时，CO 和
在含碳产物(即
和CO)中物质的量分数及
的转化率α 随温度的变化如图，
压强
、
、
由大到小的顺序为 ，曲线 (填“m”或“n”)代表
在含碳产
物中物质的量分数，在
℃
下，压强为
时，反应ⅴ的浓度平衡常数
(填含α 的表达式)。
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15．（2024 届高考·辽宁沈阳·高三一模）2023 杭州亚运会火炬塔燃料首次使用新型燃料—绿色零增碳甲醇，
用实际行动向世界展示了我国对碳中和的决心和成果，具体流程如下图。
回答下列问题：
(1)整个过程只消耗太阳能。
和
仅充当能量的媒介且可实现完美循环，这是典型的人工光合过程，
则过程
为 反应(填“吸热”或“放热”)。
(2)
催化加氢制备甲醇，反应如下：
主反应：
副反应：
表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓
(标准摩尔生成焓是指在
、
由稳定
态单质生成
化合物时的焓变)。则
物质
0
-394
-242
-201
(3)探究影响
合成反应化学平衡的因素，有利于提高
的产率。
的平衡转化率
和
的选择性
随温度、压强变化如下图
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的选择性
，则下列说法正确的是 。
A．
B．恒温密闭体系中，加压时副反应平衡不移动
C．300~350℃曲线变化的原因可能是此时以发生副反应为主
D．加入选择性更好的催化剂，可以提高甲醇的平衡产率
E．300℃时，当体系中混合气体的平均摩尔质量不再改变，则该体系达到平衡状态
(4)在
下，恒压反应器中，按初始投料
发生反应：
，初始总压为
，反应平衡后，
的平衡转化率为
，则
该反应的平衡常数
(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(5)一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原
制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同，将一定
量的
通入该电催化装置中，阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。
b
①电极生成
的电极反应式为 。
②控制电压为
，电解时转移电子的物质的量为 mol。
16．（2024 届高考·四川绵阳·高三一模）减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战
略方向。
在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
反应ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
H
△
1=-48.7kJ/mol
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反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H
△
2=+41kJ/mol
(1)反应ⅲ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H3= 。
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是_______(填序号)。
A．若在绝热恒容容器，反应ⅰ的平衡常数K 保持不变，说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡
B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡
C．体系达平衡后，若压缩体积，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ平衡不移动
D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
(3)某温度下，向容积恒为1L 的密闭容器中通入lmolCO2(g)和5molH2(g)，l0min 后体系达到平衡，此时CO2
的转化率为20%。CH3OH 的选择性为50%。
已知：CH3OH 的选择性：
×100%
0~10min
①
内CO2的平均消耗速率v(CO2)= 。
②反应ⅰ的平衡常数K= (写出计算式即可)。
③反应ⅱ的净速率v=v 正-v 逆=k 正p(CO2)p(H2)-k 逆p(CO)p(H2O)，其中k 正、k 逆分别为正、逆反应的速率常数，
p 为气体的分压。降低温度时，k 正-k 逆 (选填“增大"、“减小”或“不变")。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率 (CO2)和甲醇
的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应ⅰ和反
应ⅱ，分析下列问题：
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因 ；CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因是 。
②不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是
(填序号)。
A．高温高压 B．高温低压 C 低温低压 D．低温高压
17．（2024 届高考·四川成都·高三一模）杭州亚运会主火炬燃料是“零碳甲醇”，这是一种利用焦炉气中
的H2和工业废气捕获的CO2生产的绿色燃料。两者在适宜的过渡金属及其氧化物催化下发生反应：
(1)①则K1= （用含K2和K3的代数式表示）；
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②实验测得K1（记作lnK）与温度（T）的关系如下图所示，则该反应
0（填“>”“<”或
“=”）。
(2)从焦炉气中提取氢气，需净化原料气，尤其要脱除其中的含硫杂质。除了从环保角度考虑外，其主要目
的是 ；
(3)250℃，在甲（容积为4L）、乙（容积为2L）两刚性容器中分别充入2molCO2和6molH2，在适宜的催
化剂作用下发生合成甲醇的反应，容器内总压强随时间变化如图所示：
①其中B 曲线对应 容器中压强的变化情况（填“甲”或“乙”）：
②利用图中数据计算250℃该反应的分压平衡常数Kp= （结果用分数表示）。
(4)研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成分分
析，结果如下图所示：
在以上催化剂中，该反应选择的最佳催化剂为 ；
(5)在研究该反应历程时发现：反应气中水蒸气含量会影响CH3OH 的产率。为了研究水分子对该反应机制
的内在影响，我国学者利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，
如图所示（吸附在催化剂表面上的物种用*标注）：
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①写出有水参与时的化学方程式 。
②资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测在反应气中添加水蒸气
将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因（任答两点） 。
18．（2024 届高考·江苏连云港·统考一模）氮氧化物(
、
等)的处理和资源化利用具有重要意义。
(1)
的处理。研究证明：
能提高
的分解速率，
参与了第Ⅱ步、第Ⅲ步反应。反应历程(
为反应活化能)：
第Ⅰ步：
第Ⅱ步：……
第Ⅲ步：
①第Ⅱ步发生反应的方程式为 。
②总反应的反应速率取决于第Ⅱ步，则
(填“>”、“<”或“=”)。
(2)
的应用。
分解
制取
和
的原理如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应的
(
值为平衡时用各气体的分压表示得出的值)的关系如图-1 所示。
①
时，反应
的
为 。
②
时，向容积不变的容器中充入
和
进行反应，测得反应过程中容器内压强与时间的
关系如图-2 所示(反应开始和平衡后容器的温度相同)。在
时间段内，容器中压强增大的主要原因是
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。
(3)催化电解
吸收液可将
还原为
，其催化机理如图-3 所示。在相同条件下，恒定通过电解池的
电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率(
)随电解电压的变化如图-4 所示。已知
，
，n 表示电解生成还原产物X 所转移电子的物质的量，F 表示法拉第常数；
表示电解过程中通过
的总电量。
①当电解电压为
时，电解生成的
和
的物质的量之比为 。
②当电解电压为
时，催化电解
生成
的电极反应式为 。
③电解电压大于
后，随着电解电压的不断增大，
的法拉第效率迅速增大，可能原因是
(吸附在催化剂上的物种加“*”表示，如
、
等)。
19．（2024 届高考·湖南株洲·统考一模）2021 年8 月，我国第一套利用自主研发的乙烷裂解制乙烯技术建
成的大型乙烯生产装置成功投料开车。其反应原理为（a）
。
(1)已知
和
的燃烧热（
）分别为
、
、
、
，则
。
(2)在密闭容器充入一定量的
，发生反应（a），一段时间后，下列说法正确的是___________。
A．恒温恒容下，若气体密度保持不变，说明达到平衡状态
B．恒温恒压下，若气体平均摩尔质量保持不变，说明达到平衡状态
C．将平衡混合气体通过足量溴水中，剩余气体的气体可能为原体积的一半（相同状态）
D．将平衡混合气体充分燃烧，消耗氧气的量与原乙烷完全燃烧消耗氧气的量相同
(3)若其他条件相同，分别在总压强为
、
时，发生反应（a），平衡体系中
、
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的体积分数随温度变化的关系如图所示，则代表压强为
时
的体积分数随温度变化的曲
线是 。
(4)在实际生产中，常采用在恒温恒压下加入一定量水蒸气的方法来提高乙烯的产率，试用平衡移动原理加
以解释 。
(5)乙烷裂解时易发生副反应：（b）
①某温度和
下，在一密闭容器中充入一定量
，发生反应（a）和（b）， 反应达到平衡时，
的转化率为
，
与
体积之比为
，则该温度下反应（a）的平衡常数
（以分压表示，分压=总压×物质的量分数，结果保留一位小数）。
②在实际生产中，常在恒温恒压恒流下进行，能提高
选择性的一条可靠措施 。
(6)我国化学工作者最新发明用电解法制乙烯，原理如左下图所示。该电解池中用到了
多孔单晶，其
在氧化过程可以促进晶格氧向活性氧的转变。
①阳极的电极反应式为 ；
②右下图为
的晶胞（●、O 分别表示
或O），该晶胞中
的配位数为 ，若晶胞边长
为
，则该
晶体的密度为
（设阿伏加德罗常数的值为
，用含
的代数式表
示）。
20．（2024 届高考·山西晋城·统考一模）氨是一种重要的化工产品。回答下列问题：
(1)已知：①N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.0kJ/mol
H
②
2(g)+
O2(g)
H2O(g) ΔH=-240.0kJ/mol
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2Fe(s)+
③
O2(g)
Fe2O3(s) ΔH=-1644.0kJ/mol
则反应2NH3(g)+Fe2O3(s)
N2(g)＋3H2O(g)+2Fe(s) ΔH= kJ/mol，该反应在 (填“高
温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有___________(填标号)。
A．控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
B．合成氨反应在不同温度下的ΔH 和ΔS 都小于零
C．NH3易液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行
D．原料气中N2由分离空气得到，H2由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催
化剂中毒和安全事故发生
(3)温度为T℃，压强恒定为pMPa，用Fe2O3处理NH3和HCN(起始时NH3的体积分数为58%)的混合气体，
部分气体的体积分数随时间的变化如图，反应经30min 达到平衡。
0~30min
①
内用NH3的压强变化表示的反应速率v(NH3)= MPa·min-1。
②反应2NH3(g)+Fe2O3(s)
N2(g)＋3H2O(g)+2Fe(s)的平衡常数Kp= (MPa)2 (列出计算式即可)；
若升高温度，该反应的平衡常数将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)在催化剂作用下，可用NH3去除NO，其反应原理为4NH3+6NO=5N2+6H2O。不同温度条件下，
n(NH3)：n(NO)分别为4：1、3 1∶、1：3 时，得到的NO 脱除率曲线如图所示：
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①曲线a 中，在温度超过900℃时，NO 脱除率骤然下降的原因可能是 。
②曲线b 对应的NH3与NO 的物质的量之比是 。
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